最新大学物理第02章牛顿定律2-4牛顿定律的应用举例PPT课件.ppt

进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2( (1) ) 如图所示滑轮和绳子的如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计且计且 求重物求重物释放后，释放后，物体的加速度和绳的张力物体的加速度和绳的张力21mm 例例1阿特伍德机阿特伍德机1m2m2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版9解解amPFT2nTsinmrmaF0cosTPFlglmmg22coslg2arccos越大，越大， 也越大也越大sinlr 另有另有lmF2TPFcosTolrvTFPnete2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版10llmm利用此原理，可制成蒸汽机的调速器利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）（如图所示）2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版11oxy0v 例例4设空气对抛设空气对抛体的阻力与抛体的速度体的阻力与抛体的速度成正比，即成正比，即 ， 为比例系数抛体的为比例系数抛体的质量为质量为 、初速为、初速为 、抛射角为抛射角为 求抛体运求抛体运动的轨迹方程动的轨迹方程vkFrm0vk2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版12解解取如图所示的取如图所示的平面坐标系平面坐标系Oxyxxktmvvddyykmgtmvvddtmkxxddvvtmkkmgkyydd vvoxyPrF0vAv2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版13cos00vvxsin00vvy0tkt/mxecos0vvkmgkmgmkty/0e )sin(vv由初始条件，解得由初始条件，解得:tmkxxddvvtmkkmgkyydd vvoxyPrF0vAv2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版14txxddvtyyddv)e1)(cos/0mktkmx(vtkmgkmgkmymkt)e1)(sin(/0v 由上式积分由上式积分代初始条件得：代初始条件得：oxyPrF0vAv2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版15oxyPrF0vAv0k0k)cos1ln()cos(tan0220 xmkkgmxkmgyvv2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版16vrF解解 取坐标如图取坐标如图marFmgv6BPyBFBF 浮力浮力rbFmgF6B0；令令tmbFdd0vv 例例5 一质量一质量 ，半径，半径 的球体在水中静止释放沉入的球体在水中静止释放沉入水底水底已知阻力已知阻力 , , 为粘滞系数，求为粘滞系数，求 )(tvvrF6rmr2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版17)(dd0bFmbtvvtmbFdd0vv tmbbF)/(0e1vttmbbF000d)(dvvvvrFPyBFBF 浮力浮力2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版18bFt/,0Lv（极限速度）（极限速度）tmbbF)/(0e1vLL95. 0)05. 01 (vvv当当 时时bmt3vBFrFPyvbF0toL,3vvbmt一般认为一般认为 2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版19 若球体在水面上具有竖若球体在水面上具有竖直向下的速率直向下的速率 ，且在水中，且在水中 ，则球在水中仅受，则球在水中仅受阻力阻力 的作用的作用 0vPF BvbFrvvbtmddttmb0dd0vvvvtmb)/(0e vvvBFrFPyvto0vRvmNmg2costvmmgddsinamgmN例例 2-6 一固定光滑圆柱体上的小球（一固定光滑圆柱体上的小球（m）从顶端下滑。从顶端下滑。 求小球下滑到求小球下滑到 时小球对圆柱体的压力时小球对圆柱体的压力。oyxvR解：在解：在 处时，处时， 质点受力如图质点受力如图ogmN自自然然坐坐标标系系oteneRvmmgNN2cosOdsdRtssvtvddddddddRvvvsvddsing小球对圆柱体的压力为：小球对圆柱体的压力为：00d indsgRvvv)cos(212RRmgmvd sindgRvvRvmmgN2cos则小球对圆柱体的压力为：则小球对圆柱体的压力为：)cos1 (2cosmgmg)2cos3(mg)2cos3(mgN讨论讨论从上述结果可以看出：从上述结果可以看出：随着小球下滑，随着小球下滑， 从从 0 0 开始增大。开始增大。 cos 逐渐减小，逐渐减小， N 逐渐减小。逐渐减小。当当 继续增大时，继续增大时，会有何结果？会有何结果？oyxvR当当 cos 2/3 2/3 时，时， N 0, 这可能吗？为什么？这可能吗？为什么？当当 cos 2/3 2/3 时，时，N N 0 0。此时，小球将离开此时，小球将离开圆柱体。圆柱体。将不再适用！将不再适用！RvmNmg2costvmmgddsin动动力力学学方方程程此后，小球将做抛体运动！此后，小球将做抛体运动！2kxy 22/lhkklhxkvtxkxty02dd2dd220202222ddlhvkvtyay)(yagmflhxyo解：设解：设0v0v例例 2-7飞机以水平速度飞机以水平速度 飞离跑道后逐步上升，其上升轨飞离跑道后逐步上升，其上升轨道为抛物线，并测得道为抛物线，并测得x=l 时时y=h。设飞机的质量为。设飞机的质量为m，上升过，上升过程中水平速度保持程中水平速度保持 不变，求飞机在起飞时受到空气的上不变，求飞机在起飞时受到空气的上升力。升力。maT22maTmg222ga mgT22mmTTaa例例 2-8 两质量均为两质量均为m的小球穿在一光滑的圆环上，小球由的小球穿在一光滑的圆环上，小球由一轻绳相连，环竖直放置在图示位置由静止释放。问释放一轻绳相连，环竖直放置在图示位置由静止释放。问释放时绳上张力为多少？时绳上张力为多少？解：解： 两小球的动力学方程为两小球的动力学方程为Rmem正向正向rermGmF2emgRmGm2erermgRF22例例 2-9 设一物体在离地面上空高度等于地球半径处由静设一物体在离地面上空高度等于地球半径处由静止向地面落下，计算它到达地面时的速度（不计空气阻力止向地面落下，计算它到达地面时的速度（不计空气阻力和地球自转）。和地球自转）。解：解：RemmarmgR22tvmddrvmvtrrvmdddddd22d drrgRvvvrR0 2 gRrgRv22tvy0tfmax0tmtfvxd d0tvx00 omxy0v)(tF例例 2-10 设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以速度设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以速度v0向上运动，从某时刻向上运动，从某时刻t=0开始粒子受水平方向向右、随开始粒子受水平方向向右、随时间成正比的电力时间成正比的电力 的作用，的作用，f0是已知常量，是已知常量，粒子质量为粒子质量为m。求粒子的运动轨道。求粒子的运动轨道。i tfF0解：解：mtfvx220tmtfxd2 d20tx00 mtfx63033006ymvfx 第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版32本章目录本章目录2-12-1牛顿定律牛顿定律2-22-2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲2-32-3几种常见的力几种常见的力2-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例2-0 2-0 教学基本要求教学基本要求* *2-2-5 5非惯性系非惯性系 惯性力惯性力选择进入下一节：选择进入下一节：